стое строение, характеризующееся повышенными разрывными свойствами в продольном направлении и пониженными — в поперечном, что дает полную аналогию с материалами, имеющими волокнистое или слоистое строение (дерево, асбест, слюда и т. п.).
Перечисленные признаки М. металлов — загрязненность неметаллическими включениями, зернистость и вытянутость зерен — являются общими для всех без исключения металлов и всегда наблюдаются при микроскопия, изучении их. Но свойства металла определяются, гл. обр., природой составляющих его зерен, к-рые могут быть однофазными или двухфазными и состоять из чистых металлов, твердых растворов и химия, соединений. Поэтому при изучении М. необходимо знать природу металлич. зерен и их состав. Состав зерен определяется по диаграммам плавкости, без к-рых невозможно ясное понимание М. сплавов (см. Сплавы); природа же зерен определяется по внешнему их виду при рассмотрении в микроскоп. Можно различать следующие структурные элементы в металлах и сплавах: 1) чистые металлы; 2) твердые растворы; 3) химические соединения; 4) эвтектики; 5) перитектики; 6) твердые растворы с дисперсными выделениями внутри них; 7) эвтектоиды.
1) Зерна чистых металлов могут иметь как правильную, так и округлую форму. Правильная форма у этих зерен сохраняется лишь в том случае, когда кристаллы чистого металла выделяются из жидкости первыми задолго до затвердевания остающейся жидкости. При этом первичные кристаллы, не стесненные в своем росте окружающей жидкостью, развиваются правильно и в свойственной им кристаллич. форме. Примером М., содержащей первичные кристаллы чистого металла, может служить приведенная на рис. 4 и отвечающая сплаву РЬ — Sb с избытком Sb. Здесь светлые правильные формы выделения — это первичные кристаллы Sb, выделявшиеся из жидкости.
Последняя застыла самостоятельно в виде смеси мелких кристаллов Sb и РЬ при более низкой температуре и образовала сплошную темную массу вокруг первичных кристаллов.
2) Нередко в сплавах двух металлов задолго до окончательного их затвердевания выделяются кристаллы интерметаллического соединения этих металлов. Выделяясь из жидкого сплава, они также хорошо кристаллизуются и затем кажутся резко обособленными на фоне основной массы, состоящей из тонкой смеси этих же кристаллов и кристаллов какоголибо из входящих в сплав металлов. М. сплава с первичными кристаллами интермета л лич. соединения представлена на рис. 6, где темные вытянутые кристаллы — это соединение Cu2Sb кристаллов, а более светлый фон — смесь кристаллов Cu2Sb и Sb. Если сплав состоит из одних только кристаллов интерметаллич. соединения, то получается обычное зернистое строение, свойственное чистым металлам и твердым растворам. Вследствие хрупкости интерметаллич. соединений поверхность их часто бывает покрыта линиями сдвигов и микротрещинами. 3) Между первичными кристаллами находится металлич. масса, состоящая из смеси мелких кристаллов. Эта механик. смесь, кристаллизующаяся при определенной температуре и имеющая определенный химпч. состав, носит название эвтектической смеси, или эвтектики. Эвтектика — самый легкоплавкий сплав;она получается при строго определенном составе сплава. М. эвтектики была уже приведена на рис. 4, 5 и 6 в виде тонкокристаллической смеси. На рис. 7 представлена типичная эвтектика в сплаве Bi — Sn, в к-рой ясно различимы темные зернышки оловянного твердого раствора и светлые — висмутового. 4) Нередко случается, что первичные кристаллы чисгого металла, твердого раствора или интерметаллич. соединения, достигшие значительных размеров, вступают во взаимодействие с оставшейся жидкостью, в результате чего образуются кристаллы нового интерметаллич. соединения. Иногда первичные кристаллы растворяются до конца, но часто они сохраняются в полурастворенном состоянии, и М. представляет смесь двух сортов крупных кристаллов — полурастворявшихся первичных и вновь образовавшихся. Такая смесь двух сортов крупных кристаллов называется перитектикой. Она представлена на рис. 8 для сплава Fe — Zn; здесь темные кристаллы с разъеденными контурами — первичные кристаллы химич. соединения FeZn, а основная, более светлая масса — кристаллы вновь образовавшегося химического соединения FeZn.
5) Очень часто твердый раствор с понижением температуры оказывается пересыщенным в отношении растворенного металла, поэтому последний начинает выделяться из раствора. Так как этот процесс происходит в твердом состоянии и так как количество выделяющегося металла мало, то он выделяется в дисперсной форме, в виде мельчайших кристалликов внутри твердого раствора. Такая структура представлена для сплава Ni — Zn на рис. 9; здесь из твердого раствора Ni в Zn при охлаждении выделились светлые кристаллы соединения NiZn и образовали характерную М. 6) Подобно тому, как жидкий сплав при определенном составе может распадаться на свои составные части и образовать эвтектику, так и твердый раствор может распадаться на свои составные части и образовать структуру, аналогичную эвтектике, — эвтектоид. Получающаяся смесь имеет очень тонкое строение, представленное для примера на рис. 10, где приводится М. сплава Си — Zn, состоящая из одного эвтектоида. Здесь при сравнительно небольшом увеличении видны пластинчатые кристаллы двух твердых растворов (у 4-е) с различным содержанием Zn.
Указанными типами исчерпываются структуры, наблюдаемые в сплавах. Как видно из предыдущего перечня, только первые три однофазных структурных элемента являются основными; остальные же двухфазные структурные элементы являются комбинациями первых трех. Так, например, эвтектики могут представлять собой смеси: двух чистых металлов, двух твердых растворов, двух химич. соединений — чистого металла с твердым раствором., чистого металла с химич. соединением и твердого раствора с химич. соединением. Перечисленные М. не всегда являются типичными; часто один тип незаметно переходит в другой, нередко структурные элементы несколько искажаются во время охлаждения и теряют свои типичные черты. Но если известен состав сплавов, известна их диаграмма плавкости, то становится понятной и их М., и получается возможность отнести последнюю к тому или другому из перечисленных типов. М. сплавов имеет большое значение для качественной характеристики их свойств, способа охлаждения„
